热力网及热力站.ppt
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1、全国勘察设计注册公用设全国勘察设计注册公用设备工程师动力专业备工程师动力专业刘文毅第六章第六章 热力网及热力站热力网及热力站16:561一、热力管道的布置原则一、热力管道的布置原则第一节热力管道的布置及敷设第一节热力管道的布置及敷设1、热力管道布置的综合因素、热力管道布置的综合因素1 1)厂区或建筑区域的总平面布置图)厂区或建筑区域的总平面布置图2 2)厂区或建筑区域的水文地质及气象材料)厂区或建筑区域的水文地质及气象材料3 3)各建筑物及构筑物的热负荷资料)各建筑物及构筑物的热负荷资料4 4)厂区或建筑区域的近期及远期发展规划)厂区或建筑区域的近期及远期发展规划5 5)厂区或建筑区域的地下电
2、缆、给排水管道、及煤)厂区或建筑区域的地下电缆、给排水管道、及煤气、氧气、等动力管道布置情况气、氧气、等动力管道布置情况22、热力管道布置的总原则和具体要求、热力管道布置的总原则和具体要求技术可靠、经济合理和施工维修方便技术可靠、经济合理和施工维修方便1 1)力求短直,靠近热用户)力求短直,靠近热用户2 2)走向平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物)走向平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物3 3)不宜穿越危险场所,减少与道路、河流交叉,穿)不宜穿越危险场所,减少与道路、河流交叉,穿越交通线、河流时,采用拱形管道越交通线、河流时,采用拱形管道4 4)尽量利用自然弯角作为管道受热膨胀自然补偿)尽量利用
3、自然弯角作为管道受热膨胀自然补偿5 5)热力地沟分支处应设检查井或人孔,阀门在检查)热力地沟分支处应设检查井或人孔,阀门在检查井或人孔内井或人孔内6 6)从主干线设置支管上,应设截断阀门)从主干线设置支管上,应设截断阀门7 7)设疏水阀:蒸汽管道最低点,垂直升高管段前最)设疏水阀:蒸汽管道最低点,垂直升高管段前最低点,见具体规范低点,见具体规范8 8)热力及凝结水管最低点放水,最高点放气)热力及凝结水管最低点放水,最高点放气3二、热力管道的敷设方式二、热力管道的敷设方式 室外,一般枝状布置:系统简单、造价较低、室外,一般枝状布置:系统简单、造价较低、运行方便,没有供热后备性能。不允许中断供汽拥
4、运行方便,没有供热后备性能。不允许中断供汽拥护,采用复线枝状管网。护,采用复线枝状管网。环状管网(主干线环行):有后备供热能力,投环状管网(主干线环行):有后备供热能力,投资和金属消耗量都很大。资和金属消耗量都很大。辐射状管网:小型工厂,控制方便,可分片供热,辐射状管网:小型工厂,控制方便,可分片供热,投资和金属耗量大投资和金属耗量大 山区:沿山坡或道路低支架布置;直径山区:沿山坡或道路低支架布置;直径DN150mmDN150mm,可沿建筑物外墙敷设;爬山管道阶梯形布置;跨,可沿建筑物外墙敷设;爬山管道阶梯形布置;跨越冲沟或河流时,沿桥或沿栈桥布置或拱形管道越冲沟或河流时,沿桥或沿栈桥布置或拱
5、形管道4三、架空敷设三、架空敷设 工厂区工厂区,地形复杂、地质、地下水位高、地下管道地形复杂、地质、地下水位高、地下管道多等多等 1 1、低支架敷设:、低支架敷设:山区和不影响交通及景观地区,山区和不影响交通及景观地区,与地面净距与地面净距0.5-1.0m0.5-1.0m,最经济、方便,最经济、方便 2 2、中支架敷设:、中支架敷设:人行交通频繁地区,距地人行交通频繁地区,距地2.0-2.0-2.5m,2.5m,用钢材、混凝土,较经济、方便用钢材、混凝土,较经济、方便 3 3、高支架敷设:、高支架敷设:交通要道和管道跨越铁路、公路交通要道和管道跨越铁路、公路时,与地面净距时,与地面净距4.5m
6、4.5m以上,耗钢材大、周期长、维以上,耗钢材大、周期长、维修管理不方便修管理不方便5四、地沟敷设四、地沟敷设 通行地沟、半通行地沟和不通行地沟通行地沟、半通行地沟和不通行地沟 地面不允许挖开;管道数量较多或管径较大且管地面不允许挖开;管道数量较多或管径较大且管道垂直排列高度道垂直排列高度1.5m1.5m时。维护方便,基建投资大,时。维护方便,基建投资大,占地大;单侧布管或双侧布管占地大;单侧布管或双侧布管1、通行地沟、通行地沟 地面不允许挖开,管道数量较多,采用不通行地地面不允许挖开,管道数量较多,采用不通行地沟受地沟宽度限制。沟受地沟宽度限制。2、半通行地沟、半通行地沟 应用广泛;土壤干燥
7、、地下水位低、管道少、管应用广泛;土壤干燥、地下水位低、管道少、管径小、维修工作量不大,地下直接埋设时,转弯及径小、维修工作量不大,地下直接埋设时,转弯及补偿器处;尺寸小、占地少、耗材少,维护检修不补偿器处;尺寸小、占地少、耗材少,维护检修不便便3、不通行地沟、不通行地沟6五、直埋敷设五、直埋敷设 两种保温管两种保温管 由钢管、防腐层、保温层和保护层四部分组成,由钢管、防腐层、保温层和保护层四部分组成,耐温耐温150150,1515年寿命,温降年寿命,温降1/km1/km1、氰聚塑直埋保温管、氰聚塑直埋保温管 由钢管、导线、保温层和保护层组成,耐温由钢管、导线、保温层和保护层组成,耐温1201
8、202、“管中管管中管”预制保温管预制保温管 1 1)无补偿方式:)无补偿方式:3、直埋管道的敷设方式、直埋管道的敷设方式(1)(1)安定性分析理论:安定性分析理论:ASMEASME提出提出,一次应力、二次应一次应力、二次应力、峰值应力进行校核。力、峰值应力进行校核。DN500DN500以下可用,以下可用,150150以以下直线段,可不补偿下直线段,可不补偿7预热方式两种:敞开式和覆盖式。预热方式两种:敞开式和覆盖式。敞开式:不补偿,不设固定点,造价低,缺点管沟敞开式:不补偿,不设固定点,造价低,缺点管沟敞开时间长敞开时间长覆盖式:回填土完后预热,需补偿器覆盖式:回填土完后预热,需补偿器(2)
9、(2)弹性分析理论:北欧,供热管网预热弹性分析理论:北欧,供热管网预热2 2)有补偿方式:管道温度过高,或难以找到预热源)有补偿方式:管道温度过高,或难以找到预热源(1 1)有固定点方式:补偿器两侧设固定点)有固定点方式:补偿器两侧设固定点(2 2)无固定点方式:需校核两个直管段是否超过)无固定点方式:需校核两个直管段是否超过最大安装长度的两倍最大安装长度的两倍3 3)敷设方式选择:无补偿方式优于有补偿方式,敞)敷设方式选择:无补偿方式优于有补偿方式,敞开式优于覆盖式,有补偿方式中无固定点计算量大,开式优于覆盖式,有补偿方式中无固定点计算量大,投资少,占地面积小,运行安全投资少,占地面积小,运
10、行安全84、直埋管道设计计算、直埋管道设计计算1 1)土壤摩擦力)土壤摩擦力2 2)弹性力)弹性力3 3)最大间距)最大间距4 4)最大安装长度,表)最大安装长度,表6-16-15 5)最大覆土深度)最大覆土深度H H95、直埋管道设计及施工要点、直埋管道设计及施工要点遵守相关规定遵守相关规定10一、热力管道种类及参数一、热力管道种类及参数第二节第二节 热力管道系统热力管道系统蒸汽管道、废汽管道、热水管道、凝结水管道蒸汽管道、废汽管道、热水管道、凝结水管道二、热力管道系统二、热力管道系统蒸汽系统、热水系统、凝结水系统;可分为单管、蒸汽系统、热水系统、凝结水系统;可分为单管、双管、三管和四管系统
11、,也可分为开式系统和闭口双管、三管和四管系统,也可分为开式系统和闭口系统;热源:热电厂、区域锅炉房及自备锅炉房;系统;热源:热电厂、区域锅炉房及自备锅炉房;热媒选择取决于热负荷特点和参数,热源种类,主热媒选择取决于热负荷特点和参数,热源种类,主要是水与蒸汽要是水与蒸汽1 1、热水系统、热水系统1)热水制备方式:锅炉、换热器、蒸汽喷射器、)热水制备方式:锅炉、换热器、蒸汽喷射器、容积式加热器容积式加热器112)热水系统定压方式)热水系统定压方式 高温水系统,需设定压设备;补水泵定压、膨高温水系统,需设定压设备;补水泵定压、膨胀水箱定压、氮气定压、空气定压、蒸汽定压胀水箱定压、氮气定压、空气定压、
12、蒸汽定压 须满足(须满足(1)循环水泵运行时,高温水不汽化)循环水泵运行时,高温水不汽化(2)循环水泵停止时,热水静压应高于用户最高)循环水泵停止时,热水静压应高于用户最高充水高度充水高度(3)用户室内系统压力不超过散热器允许压力)用户室内系统压力不超过散热器允许压力(4)定压装置必须操作简单)定压装置必须操作简单(5)定压装置投资最省)定压装置投资最省122、蒸汽系统、蒸汽系统1 1)蒸汽系统选择)蒸汽系统选择 用户用汽参数相同,采用单管供汽系统;用汽参用户用汽参数相同,采用单管供汽系统;用汽参数相差较大,可用双管供汽;采暖期短、采暖占总数相差较大,可用双管供汽;采暖期短、采暖占总用汽量用汽
13、量50%50%以下,单管,以下,单管,50%50%以上,双管;用户性质、以上,双管;用户性质、热媒种类、热负荷、用户分散程度热媒种类、热负荷、用户分散程度2 2)工业废汽利用系统)工业废汽利用系统 一定压力和温度的废汽一定压力和温度的废汽,经过填料分离或油分离可经过填料分离或油分离可利用,废汽凝结水经过活性炭过滤后利用,废汽凝结水经过活性炭过滤后,各项指标满足各项指标满足锅炉水质标准,送入给水箱锅炉水质标准,送入给水箱133、凝结水系统、凝结水系统1 1)凝结水回收原则)凝结水回收原则 符合锅炉水质的符合锅炉水质的,尽可能回收尽可能回收;加热油槽或有毒加热油槽或有毒,有有生活用汽时生活用汽时,
14、严禁回收严禁回收;不宜回收的利用热量不宜回收的利用热量;可能污可能污染的,应检测和净化染的,应检测和净化2 2)凝结水系统分类)凝结水系统分类 是否与大气相同,开式与闭式是否与大气相同,开式与闭式 按流动的动力不同,自流式、余压及加压三种按流动的动力不同,自流式、余压及加压三种14一、概述一、概述第三节第三节 热力管道水力计算热力管道水力计算据流量和允许压力损失确定管径或由管径和介质流据流量和允许压力损失确定管径或由管径和介质流量验算压力损失量验算压力损失二、热负荷二、热负荷1 1、种类、种类生产热负荷、采暖通风热负荷、生活热水供应负荷生产热负荷、采暖通风热负荷、生活热水供应负荷2 2、收集与
15、核算、收集与核算1)收集:供热介质及参数,各种热负荷小时最大)收集:供热介质及参数,各种热负荷小时最大及平均值用热量,热负荷曲线,回水率及参数,余及平均值用热量,热负荷曲线,回水率及参数,余热利用数据,热负荷发展情况等热利用数据,热负荷发展情况等152)热负荷的核算)热负荷的核算 必须换算必须换算(1)按热电站出口换算)按热电站出口换算Dck-热电站出口蒸汽量热电站出口蒸汽量(kg/h)hw-用户回水质量焓用户回水质量焓(kJ/kg)hw-热电站处回水质量焓热电站处回水质量焓(kJ/kg)-回水率回水率w-热网效率,一般取热网效率,一般取0.9616(2)按供热锅炉房锅炉出口换算)按供热锅炉房
16、锅炉出口换算D-换算后新蒸汽量换算后新蒸汽量(kg/h)h-新蒸汽质量焓新蒸汽质量焓(kJ/kg)h1-各种压力蒸汽质量焓各种压力蒸汽质量焓(kJ/kg)D1-各种压力下饱和蒸汽量各种压力下饱和蒸汽量(kg/h)h2-锅炉给水质量焓锅炉给水质量焓(kJ/kg)(3)已知热用户耗热量)已知热用户耗热量Qyh-热用户耗热量热用户耗热量(kJ/h)173、热负荷典型曲线图绘制、热负荷典型曲线图绘制1 1)生产热负荷曲线)生产热负荷曲线 按用汽量和热耗量绘制。含典型日负荷曲线、月按用汽量和热耗量绘制。含典型日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线负荷曲线、年负荷曲线2 2)采暖(空调)热负荷曲线)采暖(空调
17、)热负荷曲线 日负荷曲线、年负荷曲线、年热负荷延续曲线日负荷曲线、年负荷曲线、年热负荷延续曲线3 3)生产热水供应热负荷曲线)生产热水供应热负荷曲线 典型日负荷曲线典型日负荷曲线184、热负荷的计算、热负荷的计算根据生产、采暖、通风、生活需要的热负荷,计算根据生产、采暖、通风、生活需要的热负荷,计算出最大热负荷、平均热负荷,确定锅炉房规模和计出最大热负荷、平均热负荷,确定锅炉房规模和计算各种耗量算各种耗量1 1)根据各热负荷曲线求总热负荷,其最大值及平均)根据各热负荷曲线求总热负荷,其最大值及平均值乘以值乘以K K值(自用汽系数),即锅炉房热负荷值(自用汽系数),即锅炉房热负荷2 2)若无热负
18、荷曲线,以热负荷资料计算)若无热负荷曲线,以热负荷资料计算 最大热负荷最大热负荷K-管网热损失及锅炉房自用汽系数管网热损失及锅炉房自用汽系数,1.1-1.2K1,K2,K3,K4-生产、采暖、通风、生活热负荷同生产、采暖、通风、生活热负荷同时使用系数时使用系数193 3)全年热负荷)全年热负荷4 4)若用户提不出热负荷,根据)若用户提不出热负荷,根据热网规范热网规范估算估算Qcp-平均热负荷平均热负荷h1,h2,h3,h4-生产、采暖、通风、生活热负荷年利生产、采暖、通风、生活热负荷年利用小时数用小时数20三、管径和压力损失计算三、管径和压力损失计算1、管径计算、管径计算按允许压力降计算按允许
19、压力降计算G-t/h,v-m3/kg,w-m/s,Q-m3/h,Di-mmh-Pa/m,允许压力降允许压力降212、压力损失计算、压力损失计算H1,H2-m,管道起点和终点标高管道起点和终点标高p-Pa,总阻力之和总阻力之和vp-m3/kg,平均比体积平均比体积223、允许比压降计算、允许比压降计算2 2)自流回水管)自流回水管1 1)蒸汽、热水、压力管)蒸汽、热水、压力管3 3)余压回水管)余压回水管23四、水压图四、水压图1、水压图水力工况应满足条件、水压图水力工况应满足条件1 1)循环水泵停止运行时,应保持必须的静压力)循环水泵停止运行时,应保持必须的静压力热水管网设计和运行中,常以水压
20、图形式表示出系热水管网设计和运行中,常以水压图形式表示出系统各点压力大小和分布情况统各点压力大小和分布情况2 2)循环水泵工作时,供水管应保证合适的静压力)循环水泵工作时,供水管应保证合适的静压力3 3)循环水泵工作时,回水管网任一点压力,不应低)循环水泵工作时,回水管网任一点压力,不应低于于50kPa50kPa,不超允许压力,不超允许压力4 4)供回水管网的压差,应满足用户系统所需压头)供回水管网的压差,应满足用户系统所需压头5 5)循环水泵运行时,不产生汽蚀)循环水泵运行时,不产生汽蚀6 6)选好静水压线位置,不许超高和超低)选好静水压线位置,不许超高和超低242、水压图绘制方法和步骤、水
21、压图绘制方法和步骤1 1)循环水泵入口中心线为基准面)循环水泵入口中心线为基准面,ox轴轴,y轴标高轴标高2 2)静水压线)静水压线(j-jj-j),),循环水泵停运循环水泵停运,管网中各点压力管网中各点压力连接线,水平直线连接线,水平直线3 3)回水管动水压线)回水管动水压线(BA),(BA),循循环水泵运行中回水管路各点环水泵运行中回水管路各点压力连线压力连线4 4)供水管动压线)供水管动压线(DC)(DC),循环,循环水泵运行供水压力线水泵运行供水压力线252、几种类型水压图、几种类型水压图1 1)补给水泵定压图)补给水泵定压图I I点定压点点定压点,j-jj-j静水压线静水压线,阀门阀
22、门2 2、3 3开度控制压力。开度控制压力。旁通管旁通管4 4补水定压补水定压,可降低运行时可降低运行时动水压线,同时调节其上两个阀动水压线,同时调节其上两个阀门可调节压力,但需消耗电能门可调节压力,但需消耗电能26一、管道热伸长计算一、管道热伸长计算第四节第四节 管道热伸长及补偿器管道热伸长及补偿器L-管道热伸长量(管道热伸长量(mm)-管材的线膨胀系数管材的线膨胀系数m/(m)t1,t2-管道安装温度和供热介质最高温度管道安装温度和供热介质最高温度L-二固定支架间直线距离(二固定支架间直线距离(m)27二、管道热补偿二、管道热补偿1、自然补偿、自然补偿1 1)利用自然管段吸收热伸长变形,装
23、置简单、可靠,)利用自然管段吸收热伸长变形,装置简单、可靠,缺点是管道变形时产生横向位移缺点是管道变形时产生横向位移2 2)原则)原则:L:L形、形、Z Z形和空间立体弯形和空间立体弯(1 1)尽量利用管路弯曲的自然补偿)尽量利用管路弯曲的自然补偿(2 2)弯管转角小于)弯管转角小于150L150L形,大于形,大于150150不能用不能用(3 3)L L形自然补偿管道臂长不应超过形自然补偿管道臂长不应超过20-25m,20-25m,弯曲应弯曲应力不应超过力不应超过80MPa80MPa282、方形补偿器、方形补偿器1 1)无缝钢管煨弯而成,制造方便、补偿能力大、周)无缝钢管煨弯而成,制造方便、补
24、偿能力大、周向推力较小、维修方便、运行可靠,缺点:单向外向推力较小、维修方便、运行可靠,缺点:单向外伸臂较长,占地面积大,需增设支架伸臂较长,占地面积大,需增设支架2 2)原则)原则:四个四个9090弯头弯头(1 1)热力管网一般都采用)热力管网一般都采用(2 2)自由臂(导向支架至补偿器外伸臂距离)一)自由臂(导向支架至补偿器外伸臂距离)一般般4040倍公称直径距离倍公称直径距离(3 3)安装时需预拉伸,)安装时需预拉伸,25050%25050%,250-40075%250-40075%293、套管补偿器、套管补偿器1 1)热力管网特殊情况下选用,安装简单、占地少、)热力管网特殊情况下选用,
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